碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法技术

本发明专利技术提供了一种碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，其特点是碳化硅炉气从冶炼炉中引出后，通过干法或者湿法除尘后，将初步净化后的炉气压缩到０．１～１．５ＭＰａ，送入装有焦炭或活性炭或硅藻土和脱硫剂以及脱氯剂的化工填料塔中进行精脱，精脱后的气体经过至少一个变压吸附装置，输出一氧化碳，本发明专利技术的方法不仅能回收并纯化碳化硅冶炼炉气中的一氧化碳，而且可以有效的减少污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶炼碳化硅领域，具体地说是一种碳化硅冶炼炉气的回收和提 纯一氧化碳的方法。
技术介绍
中国是碳化硅生产大国和出口大国，2005年中国的碳化硅年产已经在60 万吨以上。因碳化硅冶炼属于高耗能行业，生产一吨碳化硅耗电在6,000 7，000kwh左右，占碳化硅生产成本的50%以上，国内生产碳化硅的冶炼工厂主 要集中在电力资源比较充足的西北地区。面对原材料价格上涨和国家对高能 耗、高污染等资源性产品加强控制的大背景下，各生产厂利润下降，甚至亏损。工业生产碳化硅使用的原材料的主要成分为石英和焦炭。它们在添加适量 的木屑或食盐，经过机械加工成一定粒度后，在电阻炉内是按以下反应方程式 进行的Si02 + 3C — SiC + 2C0 从反应式看出生成一摩尔碳化硅的同时生成两摩尔一氧化碳气体，也就是 说生产一吨碳化硅产品同时产生1.4吨的一氧化碳气体。由于配置炉料时使用 的焦炭、木屑等也会挥发出部分气体，实际每生产一吨碳化硅约有1.6 1.7 吨气体逸出炉外，这些气体的热量约为5.7X106千卡。同时，这些气体在碳化 硅冶炼炉表面的温度可达80(TC以上，含有一氧化碳、氢气、可燃烃类、氧气、 二氧化碳、硫化物等气体，以及一氧化硅、二氧化硅、碳化硅、食盐等蒸汽。 其中一氧化碳含量在80% (体积比)以上，是一种非常有用的一碳化工原料。 目前碳化硅炉气的热量和有效成分的利用率都很低， 一氧化碳在冶炼炉表面燃 烧掉，还有大约18%未燃部分造成空气污染，经常使现场操作人员被炉气熏染而出现煤气中毒现象。可见，碳化硅炉气的回收利用势在必行。碳化硅炉气组分大致为72% 92%的0)、 4. 5 12%的&、 0. 1 4%的CH4、 1 5%的(1 2、 0.8 4. 5%的&、 0. 1 1%的02(气体组分含量为体积百分含量)， 颗粒物含量50 5000g/Nm3,硫化物0. 5 15g/Nm3，氯化物0. 2 6g/Nm3。对于碳化硅炉气的利用及治理可以有以下三种方法第一，通过火炬直接 燃烧。第二，除尘后作为燃料，回收利用其热量。第三，除尘、净化、分离出 高浓、高纯的一氧化碳气体进行羰基合成，发展一碳化学工业。由于生产碳化 硅所排放的炉气中一氧化碳含量可大于80%，比用煤、天然气等化石燃料制造 的合成气的一氧化碳含量高很多，净化成本很低，是一种理想的一碳化学工业 原料。专利CN 1146503C报道了一种碳化硅纤维生产中的尾气回收方法及装置， 是将尾气通过-40 -80。C的冷凝装置，分离CH3SiCl3 、 CH3SiHCl2及高沸点物 质，然后将不能被冷凝的HC1、 &等物质送入含10%碱液的吸收塔，除去HC1、 H2送入净化器净化，被冷凝分离出的硅烷，经过精密蒸馏出去高沸点物质后再 使用。生产碳化硅纤维的原料是氯硅垸，尾气中的主要杂质成分也是氯硅烷， 回收净化的方法是冷凝和碱液吸收，与本专利技术的
不同。专利CN 1212183C报道了一种用于冶炼碳化硅的炉气回收装置。在冶炼炉 上方设置有一封闭炉罩，在炉罩与地面的连接处设置有一水封槽，炉罩上部的 气体出口通过阀门与洗气装置相连，其出口与风机相联通，而风机的出口则与 储罐或燃烧系统相连通。该专利技术改善了现场的操作环境，所回收的炉气可输送 到指定地点燃烧或作燃料使用。专利CN 1699160A报道了一种用于生产碳化硅气体的收集方法。用金属材 料或软材料做成专用棚罩，用风机将产生的炉气抽排出棚罩外，输送指定地点 净化处理或烧掉，从而改善现场工作环境，减少生产碳化硅废气对大气的污染， 利用收集炉气可作发电、民用燃料。该收集方法具有节能降耗，废物利用，变 废为宝，改善环境等优点。以上对碳化硅冶炼炉气的回收，仅仅对生产碳化硅所产生的气体进行收 集，由于收集到的生产碳化硅气体仅能作燃料使用，限制了其使用范围。如果 要将回收的碳化硅气体用作化工原料，必须进行净化处理。而生产碳化硅气体 含有碳化硅、 一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等多种杂质，是其他气体都不具备 的独特特征，净化难度大。到目前还未见碳化硅冶炼炉气净化技术及装置方面 的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提取的方法。 为实现上述目的，本专利技术按照下列工序处理碳化硅冶炼炉气(1) 将碳化硅炉气从冶炼炉中引出，经过干法除尘和/或湿法除尘装置，实现初脱；(2) 将初脱后的炉气压縮到0. 1 1. 5MPa，送入装有焦炭或活性炭或硅藻 土和脱硫剂以及脱氯剂的化工填料塔中进行精脱；(3) 精脱后的气体经过至少一个变压吸附装置后输出一氧化碳。 经过本方法处理后的气体中， 一氧化碳的含量达到94%以上，完全可以应用与化工生产，而且用本方法获取一氧化碳的成本明显低于现有技术中一氧化 碳制取的成本。以煤、天然气、焦炭为原料生产一氧化碳的成本已经达到每立 方米2元，而从碳化硅生产副产的炉气中回收一氧化碳的成本为每立方米0. 6 元，相当于每吨一氧化碳就可节约成本1200元，后续产品的成本明显降低。 同时，与碳化硅炉气直接放空燃烧比较，从中回收一氧化碳可以减少二氧化碳 排放132万吨。根据本专利技术的方法，利用风机或真空泵将碳化硅炉气输送出冶炼炉，降低 了冶炼炉内的一氧化碳压力。由于碳化硅冶炼过程中固体相是产品，气体相是废气，气体滞留在炉内将抑制反应速度，使单位时间的碳化硅产量下降，并导 致二氧化硅的反应不完全，使二氧化硅的利用率降低。使炉内的气体流通、迅 速离开炉体，降低一氧化碳压力，对改善生产状况的影响很大，可节电10%以 上，并提高碳化硅的产量和二氧化硅的利用率。在输送气体时为了保证冶炼安 全，冶炼炉内的气体压力应大于外界大气压。在冶炼炉和输送设备之间有干法除尘设备和湿法除尘设备中的至少一种， 炉气经过除尘设备实现初脱。干法除尘设备可以是静电捕集和旋风等设备中的 至少一个，湿法除尘设备可以是布袋除尘和液体喷淋中的至少一个。初脱所涉及的除尘设备优选重力机械分离、惯性力机械分离和离心力机械 分离设备，也可以使用水洗喷淋设备。干法除尘设备和/或湿法除尘设备既将炉气的温度从800 1450。C冷却到 20 380°C，又通过除尘作用使气体中总的固体含量从50 5000 g/Nm3降低到 1 500g/Nm3，硫含量从0. 5 15 g/Nm3降低到0. 1 1. 0g/Nm3，氯离子含量从 0.2 6 g/Nm3降低到0.01 0.05 g/Nm3。炉气中杂质含量的降低是后续过程所 必须的。颗粒物含量降低既有利于原料和产品的回收利用，又避免了颗粒物进 入精脱步骤使管路和填料塔堵塞、磨损的危险。硫含量和氯含量降低既减少了 精脱步骤的负荷又减轻了对后续设备的腐蚀，降低了精脱成本。但是初脱步骤 只能达到这种脱除效率，为了提供高品质的一氧化碳气体，还需要进一步的净 化过程。初脱将炉气中大部分的碳化硅、 一氧化硅、二氧化硅等颗粒从气体中 分离出来。分离得到的碳化硅、 一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等可返回冶炼炉 重新利用，或用作生产水泥、耐火材料、墙体砖等产品的原料。初脱后的炉气被气体压縮机加压到0. 01 1. 5MPa后，送入装填有净化剂 的化工填料塔，经过对碳化硅、 一氧化硅、二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，该方法包括下列步骤：（１）将碳化硅炉气从冶炼炉中引出，经过干法除尘和／或湿法除尘装置，实现初脱；（２）将初脱后的炉气压缩到０．１～１．５ＭＰａ，送入装有焦炭或活性炭或硅藻土和脱硫剂以及脱氯剂的化工填料塔中进行精脱；（３）精脱后的气体经过至少一个变压吸附装置后输出一氧化碳。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：管英富，杨云，刘丽，张剑锋，郜豫川，
申请(专利权)人：四川天一科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]